目标气体分离方法和目标气体分离装置制造方法及图纸

从混合气体中浓缩分离目标气体的方法，使用填充有吸附剂的至少3个吸附塔实施。该方法中，在各吸附塔中反复进行包括吸附工序、清洗工序和脱附工序的循环，其中，该吸附工序是将混合气体导入吸附塔，使吸附剂吸附混合气体中的目标气体，从该吸附塔中导出非吸附气体的工序；该清洗工序是将清洗气体导入吸附塔，从该吸附塔导出清洗废气的工序；该脱附工序是对吸附塔内减压，使目标气体从吸附剂脱附，从该吸附塔导出脱附气体的工序。通过循环，在任意吸附塔中不断地进行吸附工序。实施脱附工序的脱附工序时间比实施吸附工序的吸附工序时间长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】目标气体分离方法和目标气体分离装置
本专利技术涉及用于利用变压吸附法(以下，称为“PSA法”)，从包含例如二氧化碳或者一氧化碳等目标气体的混合气体中浓缩分离目标气体的方法和装置。
技术介绍
二氧化碳是地球温室效应问题的主要原因气体，作为地球温室效应的对策，伴随以燃料消耗量或二氧化碳排出量的削减等为目的的节能技术，期望二氧化碳的分离回收或固定化技术的早期实用化。另一方面，由炼铁厂副产的例如热风炉气体、转炉气体、转炉燃烧气体等为包含较多二氧化碳的混合气体。从这样的炼铁厂副产气体等含有二氧化碳的混合气体中能够浓缩分离二氧化碳。另一方面，一氧化碳作为聚碳酸酯或机动车部件(内板等)用途的聚氨酯等高功能树脂材料的原料、或者作为乙酸或醛类等化学产品的原料，在化工厂被广泛利用。甲醇、LPG、重油、焦炭等的分解气体和炼铁厂副产的转炉气体等为包含较多一氧化碳的混合气体。从这样的转炉气体等含有一氧化碳的混合气体，能够浓缩分离一氧化碳，该一氧化碳能够作为上述化学品原料有效地利用。作为用于从包含二氧化碳或者一氧化碳等目标气体的混合气体中浓缩分离该目标气体的方法，已知有PSA法。该方法使用填充有选择性吸附目标气体(例如二氧化碳或者一氧化碳)的吸附剂的多个吸附塔。利用PSA法的现有的目标气体分离方法中，通过吸附塔，例如实施吸附工序、清洗工序、脱附工序。吸附工序中，将作为原料气体的包含目标气体的混合气体导入吸附塔，使吸附剂吸附该混合气体中的目标气体，并且从该吸附塔导出非吸附气体。清洗工序中，对于吸附塔，流通目标气体纯度高的气体作为清洗气体，从该吸附塔导出清洗废气。脱附工序中，通过将吸附塔内减压到规定压力，使目标气体从吸附剂脱附，将主要包含该目标气体的吸附气体导出到塔外。通过脱附工序从吸附塔导出的脱附气体，作为纯度提高后的目标气体取得。脱附工序中吸附塔内的减压操作，例如通过真空泵等减压手段进行。利用PSA法的目标气体的分离中，在各个吸附塔反复进行包括上述吸附工序、清洗工序和脱附工序的循环。利用PSA法的二氧化碳、一氧化碳等目标气体的分离方法，例如在下述的专利文献1、2中有记载。炼铁厂中副产大量的气体，因此，以炼铁厂副产气体为原料进行的气体分离，也需要处理大量的气体。因此，在利用PSA法的气体分离的情况下，用于实施PSA法的装置存在大规模化的趋势。作为用于实现PSA用的装置的小型化的方法，例如可以举出缩短由吸附工序、清洗工序、脱附工序构成的I个循环的时间(循环时间，cycle time)。从效率化的观点出发，希望在使一个吸附塔中依次交替上述3个工序而构成一个循环的基础上，用3个以上的吸附塔，并行吸附工序、清洗工序和脱附工序来实施。例如，在使用3个吸附塔，并行吸附工序、清洗工序和脱附工序来实施的情况下，能够在吸附工序中在任一个吸附塔中连续导入原料气体。这种情况下，如果能够缩短各工序的交替的间隔，就能够缩短循环时间。当循环时间被缩短，各个分配到一个吸附塔中用于进行吸附工序、脱附工序的时间(吸附工序时间=脱附工序时间=循环时间的1/3)也会缩短。当吸附工序时间被缩短，就能够将吸附剂的吸附转效时间(Breakthrough time)设定得短，因此,吸附剂的填充量较少就足够，作为结果，既能够连续处理原料气体又能够实现装置的小型化。但是，PSA法中，作为高纯度目标气体回收脱附气体的情况下，脱附工序中使用真空泵的减压操作，将吸附塔内降低到规定压力需要一定的时间。因此，短时间的减压操作，无法使得吸附塔内降低到规定的压力，有可能造成目标气体的分离性能变差。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特公平2-39928号公报专利文献2:日本特公昭61-37968号公报
技术实现思路
本专利技术为在这样的情况下思考得出的，其课题在于，提供一种适于在利用PSA法从例如包含二氧化碳或一氧化碳等目标气体的混合气体中取得高纯度的目标气体时，能够防止目标气体的分离性能恶化并且通过小型的装置结构能够有效分离回收目标气体的方法和装置。本专利技术的第一方面所提供的目标气体分离方法，为使用填充有选择性吸附目标气体的吸附剂的至少3个吸附塔，从上述包含目标气体的混合气体中浓缩分离上述目标气体的方法，该目标气体分离方法中，在各个上述吸附塔中反复进行包括吸附工序、清洗工序和脱附工序的循环，该吸附工序为将上述混合气体导入吸附塔，使上述吸附剂吸附该混合气体中的上述目标气体，从该吸附塔中导出非吸附气体的工序；该清洗工序为将清洗气体导入吸附塔中，从该吸附塔导出清洗废气的工序；该脱附工序为对吸附塔内进行减压，使上述目标气体从上述吸附剂脱附，从该吸附塔导出脱附气体的工序，通过将上述混合气体连续地导入任意吸附塔，经过上述循环在任意吸附塔中不断地进行上述吸附工序，并且上述脱附工序从开始到结束的脱附工序时间比上述吸附工序从开始到结束的吸附工序时间长。本方法中，经过一个循环在任意吸附塔中不断地进行吸附工序，并且脱附工序时间比吸附工序时间长。由此，一个循环中的规定时间中，不同的2个以上的吸附塔并行进行脱附工序。如此，在多个吸附塔并行实施脱附工序，由此，能够确保脱附工序时间为一定时间，并且能够缩短循环时间。伴随着循环时间的缩短，吸附工序时间也缩短，因此，如果原料气体的供给方式相同，则能够将吸附剂的吸附转效时间设定得较短，吸附剂的填充量较少就足够。其结果，能够缩小吸附塔的内部容积，能实现包括吸附塔的用于实施变压吸附法(PSA法)的装置的小型化。因此，本方法适于在利用PSA法从包含目标气体的原料气体中分离取得高纯度的目标气体时，防止目标气体的分离性能的恶化并且实现与PSA法的实施相关的装置的小型化。优选上述清洗工序从开始到结束的清洗工序时间，比上述吸附工序时间短，一个吸附塔中的上述吸附工序包括:从上述清洗工序结束后的该脱附工序的开始，到处于上述吸附工序的其他吸附塔中的该吸附工序结束为止，从上述一个吸附塔导出第一脱附气体的第一脱附工序；和从上述一个吸附塔导出第二脱附气体在上述第一脱附工序之后的第二脱附工序。优选上述一个吸附塔中的上述第二脱附工序，与处于上述吸附工序的另外的吸附塔中的该吸附工序并行进行。优选上述清洗工序中，将经由用于贮存目标气体的缓冲容器后的上述第一脱附气体作为上述清洗气体导入清洗对象的吸附塔。优选上述清洗工序中，经由上述缓冲容器后的上述第二脱附气体也作为上述清洗气体导入清洗对象的吸附塔。优选上述第一脱附工序中，通过用于对上述吸附塔内进行减压的第一减压单元对该吸附塔内进行减压，上述第二脱附工序中，通过用于对上述吸附塔内进行减压的第二减压单元对该吸附塔内进行减压。优选上述第二脱附工序中，从该第二脱附工序开始到途中，也通过上述第一减压单元对上述吸附塔内进行减压。本专利技术第二方面所提供的目标气体分离装置，为从包含目标气体的混合气体浓缩分离上述目标气体的装置，具备:具有第一气体通过口和第二通过口，在该第一和第二气体通过口之间填充有选择性吸附目标气体的吸附剂的至少3个吸附塔；用于贮存目标气体的缓冲容器；对上述吸附塔的内部进行减压的第一减压单元和第二减压单元；包括具有混合气体导入端的主干路、和在每个上述吸附塔设置的与该吸附塔的上述第一气体通过口侧连接并且附加设置有开关阀的多个支路的第一配管；包括具有非吸附气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目标气体分离方法，其特征在于：其为使用填充有选择性吸附目标气体的吸附剂的至少3个吸附塔，从包含所述目标气体的混合气体中浓缩分离所述目标气体的方法，该目标气体分离方法中，在各个所述吸附塔中反复进行包括吸附工序、清洗工序和脱附工序的循环，其中，该吸附工序是将所述混合气体导入吸附塔，使所述吸附剂吸附该混合气体中的所述目标气体，从该吸附塔中导出非吸附气体的工序；该清洗工序是将清洗气体导入吸附塔中，从该吸附塔导出清洗废气的工序；该脱附工序是对吸附塔内进行减压，使所述目标气体从所述吸附剂脱附，从该吸附塔导出脱附气体的工序，通过将所述混合气体连续地导入任意的吸附塔，经过所述循环在任意的吸附塔中，不断地进行所述吸附工序，并且，所述脱附工序从开始到结束的脱附工序时间比所述吸附工序从开始到结束的吸附工序时间长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.07 JP 2011-1268971.一种目标气体分离方法，其特征在于: 其为使用填充有选择性吸附目标气体的吸附剂的至少3个吸附塔，从包含所述目标气体的混合气体中浓缩分离所述目标气体的方法， 该目标气体分离方法中，在各个所述吸附塔中反复进行包括吸附工序、清洗工序和脱附工序的循环，其中，该吸附工序是将所述混合气体导入吸附塔，使所述吸附剂吸附该混合气体中的所述目标气体，从该吸附塔中导出非吸附气体的工序；该清洗工序是将清洗气体导入吸附塔中，从该吸附塔导出清洗废气的工序；该脱附工序是对吸附塔内进行减压，使所述目标气体从所述吸附剂脱附，从该吸附塔导出脱附气体的工序， 通过将所述混合气体连续地导入任意的吸附塔，经过所述循环在任意的吸附塔中，不断地进行所述吸附工序， 并且，所述脱附工序从开始到结束的脱附工序时间比所述吸附工序从开始到结束的吸附工序时间长。2.如权利要求1所述的目标气体分离方法，其特征在于: 所述清洗工序从开始到结束的清洗工序时间，比所述吸附工序时间短， 一个吸附塔中的所述脱附工序包括:从所述清洗工序结束后的该脱附工序开始，到处于所述吸附工序的其他吸附塔中的该吸附工序结束为止，从所述一个吸附塔导出第一脱附气体的第一脱附工序；和从所述一个吸附塔导出第二脱附气体在所述第一脱附工序之后的第二脱附工序。3.如权利要求2所述的目标气体分离方法，其特征在于: 所述一个吸附塔中的所述第二脱附工序，与处于所述吸附工序的另外的吸附塔中的该吸附工序并行进行。4.如权利要求2或3所述的目标气体分离方法，其特征在于: 所述清洗工序中，将经由用于贮存目标气体的缓冲容器后的所述第一脱附气体作为所述清洗气体导入清洗对象的吸附塔。5.如权利要求4所述的目标气体分离方法，其特征在于: 所述清洗工序中，经由所述缓冲容器后的所述第二脱附气体也作为所述清洗气体导入清洗对象的吸附塔。6.如权利要求2~5中任一项所述的目标气体分离方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田吉则，三宅正训，竹中邦夫，茂木康弘，藤林晃夫，齐间等，原冈卓司，
申请(专利权)人：住友精化株式会社，杰富意钢铁株式会社，
类型：
国别省市：